根据约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院疟疾研究所的科学家发表的一篇新论文，从蚊子中删除一个基因可以使它们对疟疾寄生虫具有高度抗性，从而将寄生虫传播给人类的可能性大大降低。
科学家使用新的CRISPR / Cas9系统，允许精确的DNA编辑，从冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)蚊子的基因组中删除一种名为FREP1的基因，这是人类疟疾的主要传播者。在改良的蚊子中，疟疾寄生虫不太可能存活和繁殖。本研究中使用的CRISPR / Cas9系统由斯特拉斯堡大学的研究科学家Eric Marois开发，
这项研究发表在3月8日的PLoS病原体中，是第一个显示从蚊子中删除基因可以使它们对疟疾寄生虫产生抗性的研究。它还强调了这一战略有可能改变野生蚊子种群，从而减少疟疾传播给人类。
CRISPR / Cas9系统是一组DNA编辑分子，涉及针对病毒的细菌防御机制。近年来，生物学家已将其作为基因工程的精确工具 - 科学实验，以及针对疟疾等疾病的前瞻性遗传修饰策略。
“我们的研究表明，我们可以利用这种新的CRISPR / Cas9基因编辑技术，通过去除所谓的宿主因子基因来使蚊子抵抗疟疾，”彭博学院教授，研究资深作者George Dimopoulos博士说。分子微生物学和免疫学。“这为我们提供了一个良好的技术平台，用于开发先进的疟疾控制策略，基于无法传播疾病的转基因蚊子，以及研究蚊子宿主中疟疾寄生虫的生物学。”
据世界卫生组织估计，2016年有超过2亿例该病，超过40万人死亡，其中大多数发生在撒哈拉以南非洲的5岁以下儿童。可以获得疟疾疫苗，但其保护只是部分和暂时的，与抗疟疾药物一样，疫苗供应有限。研究人员正在转向可能具有成本效益的战略，这些战略针对携带疟疾的蚊子，以防止疟疾首先蔓延。
对于在巴尔的摩约翰霍普金斯疟疾研究所的昆虫中进行的研究，Dimopoulos及其同事通过删除编码免疫蛋白，纤维蛋白原相关蛋白1的基因FREP1来修饰冈比亚按蚊蚊子。原因不完全很明显，这种蛋白质有助于疟疾寄生虫在蚊子肠道内存活，并进入向人类传播所需的发育阶段。因此，FREP1被认为是疟疾“宿主因子”。
除了减少感染疟疾的蚊子数量外，通过删除FREP1基因消除这种宿主因子还有其他作用。在FREP1缺失后，大多数改良的蚊子在其唾液腺中没有证据表明通过蚊虫叮咬进入人体血液的子孢子阶段寄生虫。
“通过删除FREP1对疟疾寄生虫的抵抗力非常强，”Dimopoulos说。“如果你能用这些改良的蚊子成功地取代普通的野生型蚊子，那很可能会对疟疾的传播产生重大影响。
尽管科学家一直致力于通过普通育种将DNA修饰迅速传播到野生种群中的“基因驱动”技术，但尚未尝试用野生型蚊子取代野生蚊子。基因驱动使用CRISPR / Cas9的DNA编辑能力基本上破解了受孕过程，将基因修饰推向了修饰动物的全部或几乎所有后代。例如，在2016年，研究人员报告说，他们已经创建了一个CRISPR / Cas9基因驱动器，迫使降低生育力的基因修饰成为冈比亚An蚊的雌性按蚊 - 如果在野外释放，它可以迅速减少当地的按蚊种群。
原则上，FREP1的缺失或失活也可以包含在基因驱动系统中。因为它不旨在减少蚊子的健康或繁殖能力 - 减少达尔文意义上的“适应性” - FREP1灭活会减少抵抗其影响的蚊子突变的机会。
Dimopoulos和他的研究团队发现完全从Anopheles中删除FREP1确实会给改良的蚊子带来一定的健康成本。与它们的野生型表亲相比，无FREP1的蚊子发育成成虫的速度更慢，在有机会的情况下不太可能采取血粉，并且产下的卵子越来越少。
“我们现在正制造蚊子，其中FREP1仅在成年肠道中被灭活，”Dimopoulos说。“我们预测，当我们这样做时，蚊子不会遭受相同的健身成本。”
此外，他和他的团队正在使用他们的CRISPR / Cas9 DNA编辑平台来研究删除其他潜在疟疾宿主因子基因的影响，并了解这些宿主因子在蚊子中的作用。Dimopoulos说：“我们的重点不仅仅是制定疟疾控制策略，还要更多地了解携带疟疾的蚊子的生物学。”